java线程安全之同步类容器与并发类容器（十二）
同步类容器
概念理解
同步类容器都是线程安全的，但在某些场景下可能需要加锁来保护复合操作。复合类操作如：迭代（反复访问元素，遍历完容器中所有的元素）、跳转（根据指定的顺序找到当前元素的下一个元素）、以及条件运算。这些复合操作在多线程并发地修改容器时，可能会表现出意外的行为，最经典的便是ConcurrentModificationException，原因是当容器迭代的过程中，被并发的修改了内容，这是由于早期迭代器设计的时候并没有考虑并发修改的问。
同步类容器：如古老的Vector、HashTableo这些容器的同步功能其实都是有JDK的
Collections.synchronized***等工厂方法去创建实现的。其底层的机制无非就是用传统的 synchronized关键字对每个公用的方法都讲行同步，使得每次只能有一个线程访问容器的状态。这很明显不满足我们今天互联网时代高并发的需求，在保证线程安全的同时，也必须要有足够好的性能。
案例
/**
* 多线程使用Vector或者HashTable的示例（简单线程同步问题）
* @author hfbin.cn
*/
public class Tickets {
public static void main(String[] args) {
//初始化火车票池并添加火车票:避免线程同步可采用Vector替代ArrayList HashTable替代HashMap
final Vector tickets = new Vector();
for(int i = 1; i<= 1000; i++){
tickets.add("火车票"+i);
}
for(int i = 1; i <=10; i ++){
new Thread("线程"+i){
public void run(){
while(true){
if(tickets.isEmpty()) break;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "---" + tickets.remove(0));
}
}
}.start();
}
}
} 打印结果：
线程1---火车票1
线程4---火车票3
线程4---火车票5
线程4---火车票6
线程4---火车票7
线程4---火车票8
线程4---火车票10
线程4---火车票11
线程4---火车票12
线程4---火车票13
线程4---火车票14
线程4---火车票16
线程3---火车票2
线程8---火车票18
线程4---火车票17
线程1---火车票4
线程7---火车票15
线程6---火车票9
线程2---火车票26
.........（等等 总共一千条记录）同步类容器的状态都是串行化的，虽然实现了线程安全，但是严重降低了并发性，在多线程环境时，严重降低了应用程序的吞吐量。
并发类容器
jdk5.0以后提供了多种并发类容器来替代同步类容器从而改善性能。同步类容器的状态都是串行化的。他们虽然实现了线程安全，但是严重降低了并发性，在多线程环境时，严重降低了应用程序的吞吐量。
并发类容器是专门针对并发设计的，使用ConcurrentHashMap来代替给予散列的传统的 HashTable，而且在ConcurrentHashMap中，添加了一些常见复合操作的支持。以及使用了CopyOnWriteArrayList代替Voctor，并发的CopyonWriteArraySet，以及并发的 Queue，ConcurrentLinkedQueue和LinkedBlockingQueue，前者是高性能的队列，后者是以阻塞形式的队列，具体实现Queue还有很多，例如ArrayBIockingQueue 、PriorityBIockingQueue、SynchronousQueue等。
并发类容器之ConcurrentHashMap
ConcurrentHashMap接口下有俩个重要的实现：
ConcurrentHashMap
ConcurrentSkipListMap（支持并发排序功能，弥补ConcurrentHashMap）
ConcurrentHashMap内部使用段（Segment）来表示这些不同的部分，每个段其实就是一个小的HashTable,它们有自己的锁。只要多个修改操作发生在不同的段上，它们就可以并发讲行。把一个整体分成了16个段（Segment）。也就是最高支持16个线程的并发修改操作。
这也是在多线程场景时减小锁的粒度从而降低锁竞争的一种方案。并且代码中大多共享变量使用volatile关键字声明，目的是第一时间获取修改的内容，性能非常好。
案例
public class UseConcurrentMap {
public static void main(String[] args) {
ConcurrentHashMap chm = new ConcurrentHashMap();
chm.put("k1", "v1");
chm.put("k2", "v2");
chm.put("k3", "v3");
//putIfAbsent 如果有相同的则不加 如果没有则加
//chm.putIfAbsent("k3", "vvvv");
chm.putIfAbsent("k4", "vvvv");
System.out.println("k2 value = "+chm.get("k2"));
System.out.println("总长度 = "+chm.size());
for(Map.Entry me : chm.entrySet()){
System.out.println("key:" + me.getKey() + ",value:" + me.getValue());
}
}
} 打印结果
k2 value = v2
总长度 = 4
key:k1,value:v1
key:k2,value:v2
key:k3,value:v3
key:k4,value:vvvv
并发类容器之Copy-On-Write
Copy-On-Write简称COW，是一种用于程序设计中的优化策略。
JDK里的COW容器有两种：CopyOnWriteArrayList和CopyOnWriteArraySet， COW容器非常有用，可以在非常多的并发场景中使用到。
什么是CopyOnWrite容器？
CopyOnWrite容器即写时复制的容器。通俗的理解是当我们往一个容器添加元素的时候，不直接往当前容器添加，而是先将当前容器进行Copy，复制出一个新的容器，然后新的容器里添加元素，添加完元素之后，再将原容器的引用指向新的容器。这样做的好处是我们可以对CopyOnWrite容器进行并发的读，而不需要加锁，因为当前容器不会添加任何元素。所以CopyOnWrite容器也是一种读写分离的思想，读和写不同的容器。
案例
public class UseCopyOnWrite {
public static void main(String[] args) {
//底层实现都是加锁的
CopyOnWriteArrayList cwal = new CopyOnWriteArrayList();
CopyOnWriteArraySet cwas = new CopyOnWriteArraySet();
//如 按住ctrl 进入源码
cwal.add("k1");
cwal.add("k2");
cwal.add("k3");
cwas.add("q1");
cwas.add("q2");
cwas.add("q3");
System.out.println(cwal.toString());
System.out.println(cwas.toString());
}
} 打印结果
[k1, k2, k3]
[q1, q2, q3]ConcurrentHashMap和CopyOnWrite都是举了一个很简单的例子，后面我会专门写一篇文章来解析这两个容器的低层原理。
源代码：https://github.com/hfbin/Thread_Socket/tree/master/Thread/coll012